Matryoshka Multimodal Models

本文提出M3多模态模型,灵感来自俄罗斯套娃,学习将视觉内容表示为嵌套标记集,以适应不同粒度的信息。M3允许在推理时动态调整视觉粒度,提供效率与精度的平衡。实验表明,COCO基准测试仅需9个视觉标记就能达到类似全标记的准确性,同时揭示了性能提升的空间。

本文是LLM系列文章,针对《Matryoshka Multimodal Models》的翻译。

摘要

大型多模态模型(LMM),如LLaVA,在视觉语言推理中表现出了强大的性能。这些模型首先将图像嵌入到固定的大量视觉标记中,然后将它们输入到大型语言模型(LLM)中。然而,这种设计导致高分辨率图像和视频等密集视觉场景的token数量过多,导致效率低下。虽然存在token修剪和合并方法,但它们为每个图像产生单一长度的输出,并且不能在信息密度与效率之间进行灵活的权衡。受Matryoshka Dolls概念的启发,我们提出了 M 3 M^3 M

Nomic Embed v1.5 中的 Matryoshka Representation Learning (MRL) 技术是一种先进的文本表示方法,它通过在不同维度上构建嵌入向量来增强模型的灵活性和适应性。该技术允许用户在使用过程中动态调整嵌入维度,从而满足不同的计算资源需求或性能要求[^1]。 ### MRL 的技术原理 Matryoshka Representation Learning 的核心思想是将高维嵌入空间分解为多个低维子空间,并且这些子空间之间具有层次结构。具体来说,在训练过程中,模型不仅学习到一个完整的高维嵌入表示,同时也在每个较低维度上生成相应的嵌入表示。这种设计使得每一个较粗粒度的嵌入都能保留足够的信息量以支持下游任务的需求,而更细粒度的嵌入则提供了更高的精度[^2]。 这一过程可以通过对比学习实现,首先从无监督数据中提取特征,然后逐步过渡到有标签的数据集进行微调,确保了模型能够捕捉到高质量的语义信息[^3]。 ### 应用场景 Nomic Embed v1.5 利用了 MRL 技术,可以在不牺牲太多准确性的前提下提供多种嵌入尺寸的选择。这对于需要根据实际应用场景平衡效率与效果的应用非常有用,例如: - **搜索系统**:对于大规模文档检索,可以采用较小的嵌入维度以加快查询速度。 - **推荐系统**:当处理实时推荐时,可能只需要部分维度即可做出有效预测。 - **资源受限设备**:移动设备或其他内存有限的环境中,可选用更低维度的嵌入减少计算负担。 此外,由于其灵活的特性,MRL 还适用于那些对延迟敏感的应用程序,其中快速响应时间比最高可能的准确性更为重要[^4]。 ### 示例代码 下面是一个简单的 Python 伪代码示例,展示了如何利用支持 MRL 的库来获取不同维度的嵌入: ```python from nomic import embed # 初始化嵌入模型实例 model = embed.load('nomic-embed-text-v1.5') # 假设我们有一个文本输入 text_input = "这是一个测试句子。" # 获取指定维度的嵌入向量(比如 64 维) embedding_64d = model.encode(text_input, dimension=64) # 同样地,获取 128 维的嵌入向量 embedding_128d = model.encode(text_input, dimension=128) ``` 这段代码演示了如何加载一个预训练好的 Nomic Embed 模型并编码文本到不同维度的向量空间中。请注意,这只是一个简化版的例子;实际应用中可能会涉及更多细节如批处理、归一化等步骤。
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